2014高考化学一轮复习技能突破课件第12章第2讲《晶体结构与物质性质》.ppt

1了解原子晶体的特征，能描述金刚石、 二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系。 2了解分子晶体与原子晶体、离子晶体、 金属晶体的结构微粒，以及微粒间作用力 的区别。 第二讲 晶体结构与物质性质 1晶体的组成、结构以及晶体类型的判断。 2同种和不同种晶体类型性质的比较。 一、晶体常识 1晶体与非晶体 晶体 非晶体 结构特征 结构微粒_排列 结构微粒 排列 性质 特征 自范性 熔点 异同表现 两者 区别 方法 间接方法 看是否有固定的 _ 科学方法 对固体进行 实验 周期性有序 无序 有 无 固定 不固定 各向异性 各向同性 熔点 X 射线衍射 2.晶胞 (1)概念：描述晶体结构的基本单元。 (2)晶胞的排列特征 无隙：相邻晶胞之间没有 。 并置：所有晶胞都是 排列的， 相同。 任何间隙 平行 取向 3晶格能 (1)定义：气态离子形成 1摩尔离子晶体 释放的能量，通常取正值，单 位： 。 (2)影响因素 离子所带电荷数：离子所带电荷数越 多，晶格能越 。 离子的半径：离子的半径越 ，晶格 能越大。 (3)与离子晶体性质的关系 晶格能越大，形成的离子晶体越 ， 且熔点越 ，硬度越 。 kJmol 1 大 小 稳定 高 大 固体物质都是晶体吗？ 玻璃属于晶体吗？ 提示 不是。固体物质可分为晶体与非 晶体。玻璃属于一种特殊的固体叫做玻璃 态物质。 二、四种晶体的比较 类型 比较 分子晶体 原子晶体 金属晶体 离子晶体 构成粒 子 粒子间 的相互 作用力 硬度 较小 很大 有的很大， 有的很小 较大 熔、沸 点 较低 很高 有的很高， 有的很低 较高 溶解性 相似相溶 难溶于任何 溶剂 难溶于常见 溶剂 大多易溶于 水等极性溶 剂 分子 原子 金属阳离子、自由电子 阴、阳离子 分子间作用力 共价键 金属键 离子键 类型 比较 分子晶体 原子晶体 金属晶体 离子晶体 导电、传 热性 一般不导电， 溶于水后有的 导电 一般不具有 导电性，个 别为半导体 电和热的良 导体 晶体不导 电，在 _ _态下导电 物质类别 及举例 _ _、 、 、 _氧化 物 (SiO2除外 )、 绝大多数 _(有机 盐除外 ) 部分非金属 单质 (如金刚 石、硅、晶 体硼 )，部分 非金属化合 物 (如 SiC、 SiO2) 金属单质与 合金 (如 Na、 Al、 Fe、青 铜 ) 金属氧化物 (如 K2O、 Na2O)、强碱 (如 KOH、 NaOH)、绝 大部分盐 (如 NaCl) 大多数非金属 单质 气态氢化物 酸 非金属 有机物 水溶液中或熔 融 CO2和 SiO2在物理性质 上有较大差异，而在化学性质上却有较多 相似，你知道原因吗？ 提示 决定二者物理性质的因素：晶体 类型及结构微粒间的作用力， CO2是分子晶 体，其微弱的分子间作用力是其决定因素， SiO2是原子晶体，其牢固的化学键是其决定 因素。二者的化学性质均由其内部的化学 键决定，而 CO与 SiO键都是极性键。 三条途径 获得晶体的三条途径 (1)熔融态物质凝固。 (2)气态物质冷却不经液态直接凝固 (凝华 )。 (3)溶质从溶液中析出。 两个概念 晶体和晶胞 晶体是宏观物质，晶胞是微观结构；晶 胞的空间构型不一 定等同于晶体的几何外形。 两种关系 1 在金属晶体中，由于具有自由电子使金 属具有良好导电性和导热性；由于金属键 无方向性和饱和性使金属具有良好的延展 性。 2由于离子晶体中具有阴阳离子，因而熔 融状态或其水溶液具有导电性 。 一条规则 晶格能与岩浆晶出规则 一般地，晶格能高的矿物先晶出，晶 格能小的矿物后晶出，即晶格能越大，岩浆 中的矿物越易结晶析出。 我的警示 1 具有规则几何外形的固体不一定是晶体， 如玻璃； 2原子晶体的熔点不一定比离子晶体高， 如石英的熔点为 1 710 ， MgO的熔点为 2 852 。 3金属晶体的熔点不一定比分子晶体的熔 点高，如 Na的熔点为 97 ，尿素的熔点为 132.7 。 问题征解 为什么石墨的熔沸点很高，而且质软易 滑？ 提示 石墨的晶体结构如图： 同一层 的碳原子间以较强的共价键结合，使石墨的 熔沸点很高。 层与层间分子间作用力较弱， 容易滑动，使石墨的硬度很小。像石墨这样 的晶体一般称为过渡型晶体或混合型晶体。 必考点 88 晶体类型的判断方法 1依据构成晶体的微粒和微粒间的作用判 断 (1)离子晶体的构成微粒是阴、阳离子， 微粒间的作用是离子键。 (2)原子晶体的构成微粒是原子，微粒间 的作用是共价键。 (3)分子晶体的构成微粒是分子，微粒间 的作用为分子间作用力。 (4)金属晶体的构成微粒是金属阳离子和 自由电子，微粒间的作用是金属键。 2依据物质的分类判断 (1)金属氧化物 (如 K2O等 )、强碱 (NaOH、 KOH等 )和绝大多数的盐类是离子晶体。 (2)大多数非金属单质 (除金刚石、石墨、 晶体硅等 )、非金属氢化物、非金属氧化物 (除 SiO2外 )、几乎所有的酸、绝大多数有机 物 (除有机盐外 )是分子晶体。 (3)常见的原子晶体单质有金刚石、晶体 硅、晶体硼等，常见的原子晶体化合物有 碳化硅、二氧化硅等。 (4)金属单质是金属晶体。 3依据晶体的熔点判断 (1)离子晶体的熔点较高，常在数百至一 千摄氏度以上。 (2)原子晶体熔点高，常在一千摄氏度至 几千摄氏度。 (3)分子晶体熔点低，常在数百摄氏度以 下至很低温度。 (4)金属晶体多数熔点高，但也有相当低 的。 4依据导电性判断 (1)离子晶体溶于水形成的溶液及熔融状 态时能导电。 (2)原子晶体一般为非导体。 (3)分子晶体为非导体，而分子晶体中的 电解质 (主要是酸和强极性非金属氢化物 )溶 于水，使分子内的化学键断裂形成自由移 动的离子，也能导电。 (4)金属晶体是电的良导体。 5 依据硬度和机械性能判断 离子晶体硬度较大且脆。 原子晶体硬度大。 分子晶体硬度小且较脆。 金属晶体多数硬度大，但也有较低的， 且具有延展性。 【 典例 1】 (2013重庆名校联考 )现有几组物质的熔 点 ( )数据： A组 B组 C组 D组 金刚石： 3 550 Li： 181 HF： 83 NaCl： 801 硅晶体： 1 410 Na： 98 HCl：115 KCl： 776 硼晶体： 2 300 K： 64 HBr： 89 RbCl： 718 二氧化硅： 1 723 Rb： 39 HI： 51 CsCl： 645 据此回答下列问题： (1)A组属于 _晶体，其熔化时克服的 微粒间的作用力是 _。 (2)B组晶体共同的物理性质是 _(填序 号 )。 有金属光泽 导电性 导热性 延 展性 (3)C组中 HF熔点反常是由于 _。 (4)D组晶体可能具有的性质是 _(填序 号 )。 硬度小 水溶液能导电 固体能导电 熔融状态能导电 (5)D组晶体的熔点由高到低的顺序为 NaClKClRbClCsCl，其原因为 _。 解析 (1)根据 A组熔点很高，属原子晶体， 是由原子通过共价键形成的； (2)B组为金属 晶体，具有 四条共性； (3)HF中含有 分子间氢键，故其熔点反常； (4)D组属于离 子晶体，具有 两条性质； (5)D组属于离 子晶体，其熔点与晶格能有关。 答案 (1)原子 共价键 (2) (3)HF分子间能形成氢键，其熔化时需要消 耗的能量更多 (只要答出 HF分子间能形成氢键 即可 ) (4) (5)D组晶体都为离子晶体， r(Na )r(K )r(Rb )离子晶体 分子晶体。 金属晶体的熔、沸点差别很大，如钨、 铂等沸点很高，如汞、镓、铯等沸点很低， 金属晶体一般不参与比较。 2 原子晶体 由共价键形成的原子晶体中，原子半径 小的键长短，键能大，晶体的熔、沸点高。 如熔点：金刚石 碳化硅 硅。 3 离子晶体 一般地说，阴、阳离子所带电荷数越多， 离子半径越小，则离子间的作用就越强， 其离子晶体的熔、沸点就越高，如熔点： MgOMgCl2NaClCsCl。 4分子晶体 (1)分子间作用力越大，物质的熔、沸点 越高；具有氢键的分子晶体，熔、沸点反 常地高。如 H2OH2TeH2SeH2S。 (2)组成和结构相似的分子晶体，相对分 子质量越大，熔、沸点越高，如 SnH4GeH4SiH4CH4， F2Cl2Br2N2， CH3OHCH3CH3。 ( 4) 同分异构体，支链越多，熔、沸点越低。 例如： CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 3 。 ( 5) 同分异构体的芳香烃，其熔、沸点高低顺序是邻 间 对 位化合物。 5金属晶体 金属离子半径越小，离子电荷数越多， 其金属键越强，金属熔、沸点就越高，如 熔、沸点： NaMgNaKRbCs。 【 典例 2】 (2012铜梁期末 )根据下表给出的几种物 质的熔点、沸点数据，判断下列有关说法 中错误的是 ( )。 A. SiCl4是分子晶体 B单质 B可能是原子晶体 C AlCl3加热能升华 D NaCl的键的强度比 KCl的小 晶体 NaCl KCl AlCl3 SiCl4 单质 B 熔点 / 810 776 190 68 2 300 沸点 / 1 465 1 418 180 57 2 500 解析 由表中所给熔、沸点数据可知， SiCl4 应为分子晶体， A项正确；单质 B可能为原子 晶体， B项正确； AlCl3的沸点低于熔点，它 可升华， C项也正确； NaCl的熔、沸点高于 KCl的，表明 Na 与 Cl 键断裂较 K 与 Cl 键 断裂难，即 NaCl的键的强度大于 KCl的， D项 错误。 答案 D (1)常温下为气态或液态的物质，其晶体应属 于分子晶体 (Hg除外 )。 (2)石墨属于混合型晶体，但因层内原子之间 碳碳共价键的键长为 1.42 10 10 m，比金刚 石中碳碳共价键的键长 (键长为 1.54 10 10 m) 短，所以熔、沸点高于金刚石。 (3)AlCl3晶体中虽含有金属元素，但属于分 子晶体，其熔、沸点低 (熔点 190 )。 (4)合金的硬度比成分金属大，但熔、沸点比 成分金属低。 【 应用 2】 下列物质的熔、沸点高低顺序中，正确 的是 ( )。 A金刚石 晶体硅 二氧化硅 碳化硅 B CI4CBr4CCl4CH4 C MgOH2OO2Br2 D金刚石 生铁 纯铁 钠 解析 对于 A选项，同属于原子晶体，熔沸 点高低主要看共价键的强弱，显然对键能而 言，晶体硅 离 子晶体 分子晶体， MgO(H2O、 O2、 Br2)， H2O(Br2、 O2)， Br2O2，错误； D选项，生 铁为铁合金，熔点要低于纯铁，错误。 答案 B Hold住考向 名师揭秘 本讲是高考重点考查的内容，要求熟悉 常见晶体结构与性质的关系，具备从宏观和 微观两个方面理解应用晶体知识的能力， 2014高考会以新颖的命题情境，考查晶体基 本知识的应用。 考向 1 晶体的类型与性质 5年 5考 1 (2010重庆理综， 26)用于金属焊接的某种 焊条，其药皮由大理石、水泥、硅铁等配制而 成。 (1)Al的原子结构示意图为 _； Al： 与 NaOH溶液反应的离子方程式为 _。 (2)30Si原子的中子数为 _； SiO2的晶体 类型为 _。 (3)Al3 与 Yn 的电子数相同， Y所在族各元 素的氢化物的水溶液均显酸性，则该族氢化物 中沸点最低的是 _。 晶体的类型与性质 (4)焊接过程中，药皮在高温下产生了熔渣和使 金属不被氧化的气体，该气体是 _。 (5)经处理后的熔渣 36.0 g(仅含 Fe2O3、 Al2O3、 SiO2)，加入足量稀盐酸，分离得到 11.0 g固体； 滤液中加入过量 NaOH溶液，分离得到 21.4 g固体； 则此熔渣中 Al2O3的质量分数为 _。 解析 (1) Al 的原子结构示意图为 ； Al 与 NaOH 溶液反 应的离子方程式为 2Al 2OH 2H 2 O = =2Al O 2 3H 2 。 (2) S i 是 14 号元素，因此其质子数为 14 ，则 30 Si 的中子数为 16 ； S iO 2 的晶体类型为原子晶体。 (3) Al 3 的电子数为 10 ， Y 所在族各元素的氢化物的水溶液均显 酸性，只有卤族元素符合， Y n 为 10 电子微粒，则为 F ，又由 HF 分子间存在氢键，其沸点： HF HCl ，因此 HCl 沸点最低。 (4) 由于大理石在高温下发生反应： CaC O 3 = = 高温 CaO CO 2 ，因此该气体为 CO 2 。 ( 5) 不溶于稀盐酸的是 S i O 2 ，因此 m ( S i O 2 ) 1 1.0 g ，不溶于 Na OH 溶液的是 F e ( OH) 3 ，则： 2F e ( OH) 3 Fe 2 O 3 2 107 160 21 4 g m ( F e 2 O 3 ) 16.0 g 因此 m ( Al 2 O 3 ) 36.0 g 1 1.0 g 16.0 g 9.0 g 。 此熔渣中 Al 2 O 3 的质量分数为 9.0 g 36.0 g 100 % 25 % 。 答案 ( 1) 2A l 2OH 2H 2 O = =2A l O 2 3H 2 ( 2) 16 原子晶体 ( 3) H Cl ( 4) CO 2 ( 5) 25 % 2 (2012上海，四 )2009年 自然 杂志报 道了我国科学家通过测量 SiO2中 26Al和 10Be 两种元素的比例确定 “ 北京人 ” 年龄的研 究结果，这种测量方法叫 “ 铝铍测年法 ” 。 完成下列填空： (1)10Be和 9Be_。 a是同一种原子 b具有相同的中子数 c具有相同的化学性质 d具有恒定的 丰度 Be所在的周期中，最外层有 2个未成对 电子的元素相互组成的化合物属于 _晶体。 (2)Al和 Be具有相似的化学性质，写出 BeCl2水解反应的化学方程式 _。 (3)研究表明 26Al可以衰变为 26Mg，可以比 较这两种元素金属性强弱的方法是 _。 a比较这两种元素的单质的硬度和熔点 b在氯化铝和氯化镁的溶液中分别滴加 过量的氢氧化 钠溶液 c将打磨过的镁带和铝片分别和热水作 用，并滴入酚 酞溶液 d将空气中放置已久的这两种元素的单 质分别和热水 作用 (4)目前还有一种测量方法叫 “ 钾氩测年法 ” 。 写出和 Ar核外电子排布相同的阴离子的半径 由大到小的顺序 _(用化学符号表示 )； 其中一种离子与钾相邻元素的离子所形成的 化合物可用做干燥剂，此化合物的电子式是 _。 解析 ( 1) 两种核素具有相同的核电荷数 ( 4) ，不同的中子数 (6 和 5) ；丰度指同一元素的不同同位素原子在自然界中的百 分含量，此值恒定。故 ab 错， cd 正确。 Be 的同周期中最外 层有两个未成对电子的元素的电子排布式分别为 1s 2 2s 2 2p 2 、 1s 2 2s 2 2p 4 ，则两元素分别为 C 、 O ，形成的化合 物为 CO 或 CO 2 ，是分子晶体。 ( 2) 由 AlC l 3 3H 2 O A l(OH) 3 3H Cl 得 BeC l 2 的水解化学方程式为 BeC l 2 2H 2 O Be( OH) 2 2 HCl 。 (3)比较两种元素金属性强弱有如下方法： 比较两种元素最高价氧化物对应的水化物的 碱性强弱，碱性越强，对应的元素的金属性 越强； 比较两种金属单质与 H2O或酸反应的 剧烈程度，反应越剧烈，其金属性越强。故 a 错误， c正确。 b项， Al3 与 NaOH反应生成的 沉淀又能溶于 NaOH溶液，知 Al为两性金属， Mg2 与 NaOH反应生成的沉淀不溶于 NaOH溶 液，推出 Mg的金属性强于 Al，故 b正确。 d项， 因两种单质久置于空气中已形成氧化物，所 以和热水反应的现象不能用于比较两元素的 金属性的强弱，故 d错误。 (4)比较核外电子排 布相同的离子半径大小的方法：核电荷数越 大，半径越小。 答案 ( 1) c d 分子 ( 2) BeC l 2 2H 2 O Be( OH) 2 2HCl ( 3) b c ( 4) S 2 C l Cl Ca 2 Cl 3 (2012全国， 27)原子序数依次增大的短 周期元素 a、 b、 c、 d和 e中， a的最外层电子 数为其周期数的二倍； b和 d的 A2B型氢化物 均为 V形分子， c的 1价离子比 e的 1价离 子少 8个电子。 回答下列问题： (1)元素 a为 _， c为 _。 (2)由这些元素形成的双原子分子为 _。 (3)由这些元素形成的三原子分子中，分 子的空间结构属于直线形的是 _， 非直线形的是 _(写 2种 )。 (4)这些元素的单质或由它们形成的 AB型化 合物中，其晶体类型属于原子晶体的是 _，离子晶体的是 _，金属晶 体的是 _，分子晶体的是 _(每 空填一种 )。 (5)元素 a和 b形成的一种化合物与 c和 b形成的 一种化合物发生的反应常用于防毒面具中， 该反应的化学方程式为 _。 解析 a、 b、 c、 d、 e是原子序数依次增大的 短周期元素，且 a的最外层电子数为其周期数 的二倍，可推知 a为 C； b和 d的 A2B型氢化物均 为 V形分子，可推知 b为 O， d为 S； c的 1价 离子比 e的 1价离子少 8个电子，可推知 c为 Na， e为 Cl。 (2)由上述元素形成的双原子分子有 CO、 O2、 Cl2。 (3)由这些元素形成的三原子分子中，分 子的空间结构属于直线形的是 CO2、 CS2，非 直线形的是 SO2、 O3、 SCl2、 ClO2等。 (4)这些 元素的单质或由它们形成的 AB型化合物中， 其晶体类型属于原子晶体的是金刚石，属于 离子晶体的 NaCl，属于金属晶体的是 Na，属 于分子晶体的是 CO、 O2、 Cl2。 (5)符合要求的 化合物为 CO2和 Na2O2，它们反应的化学方程 式为 2CO2 2Na2O2=2Na2CO3 O2。 答案 (1)C Na (2)CO、 O2、 Cl2 (3)CO2、 CS2 SO2、 O3、 SCl2、 ClO2等 (任 写两种 ) (4)金刚石 NaCl Na CO(或 O2、 Cl2) (5)2CO2 2Na2O2=2Na2CO3 O2